반도체 공정에 꼭 필요한 불화수소

불화수소는 수소(H)와 플루오린(F)이 만나 탄생한 화합물로, ‘플루오린화수소’라고도 불립니다. 수소와 결합된 플루오린은 ‘불소’라는 이름으로 잘 알려진 원소인데요. 반응성이 강하고 플라스틱이나 유리를 녹이는 성질이 있습니다.

불화수소의 끓는 점은 19.5°C이기 때문에 상온(25°C)에서는 기체 상태로 존재합니다. 하지만 충분히 낮은 온도이거나 높은 압력을 가할 때 쉽게 액화할 수 있죠. 불화수소는 물에도 잘 녹는 특징이 있는데요. 물에 녹아 있는 수용액은 불산 또는 플루오린화수소산이라고 부릅니다.

반도체 공정에서 불화수소는 어떤 역할을 할까?

불화수소는 반도체 제조 공정 중 ‘식각 공정’과 ‘세정 공정’에서 사용되는데요. 과연 각 공정에서 어떤 역할을 하는지 알아볼까요?

먼저, 식각 공정에서 불화수소의 역할은 판화 작업에 비유해 설명할 수 있습니다. 판화를 찍어내기 위해서는 목판에 그림을 새긴 뒤 그림을 제외한 나머지 부분을 조각도로 긁어내야 하는데요. 불화수소가 바로 조각도의 역할을 하며 웨이퍼의 불필요한 부분을 긁어내 주는 것이죠.

세정 공정에서도 사용되는데요. 반도체에는 아주 작은 크기의 불순물만 있어도 회로가 손상되고 성능이 저하되는 등 치명적인 문제가 발생합니다. 따라서 잔류물들을 씻어내기 위한 공정이 필요하죠. 여기서 세정액 역할을 하는 것이 불화수소입니다. 집적도가 갈수록 증가하는 반도체 공정의 특성상 불량률을 최소화하기 위해 초고순도 불화수소가 요구됩니다.

반도체의 성능을 책임지는 불화수소! 수입에만 의존하던 불화수소의 국산화가 최근 진행되고 있는데요. 반도체 기술과 더불어 반도체 공정에 사용되고 있는 재료들도 함께 발전해나가고 있다는 것을 기억하셨으면 좋겠습니다.

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반도체 제조에 사용되는 순수한 물, ‘초순수’

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식각
[Etching, 에칭]

웨이퍼에서 필요한 회로 패턴을 제외한 나머지 부분을 제거하는 공정.

반도체 식각 공정은 판화 기법의 한 종류인 동판화 에칭 기법과 비슷한 원리를 가지고 있다. 화학약품의 부식작용을 이용해 이미지를 만드는 에칭 기법처럼, 반도체 식각 공정도 액체 또는 기체의 부식액(etchant)을 이용해 불필요한 부분을 제거한 후 반도체 회로 패턴을 만드는 것이다.

식각 공정은 식각 반응을 일으키는 물질의 상태에 따라 나뉘는데, 용해성 화학물질을 사용하는 습식 식각(Wet etching)과 이온화된 가스 등을 사용하는 건식 식각(Dry etching)이 있다.

건식 식각은 습식 식각에 비해 비용이 비싸고 까다로운 단점이 있으나. 최근 반도체 회로 선폭이 미세해지고 이에 따른 수율을 높이기 위해 건식 식각이 점차 확대되고 있는 추세다.

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